Электрический ток в газах. Типы самостоятельного разряда. Плазма.

Электрический ток в газах. Типы самостоятельного разряда. Плазма.

Электрический ток в газах

1. Газы в обычных условиях — диэлектрики. Воздух используют в технике как изолятор: а) в линиях электропередач; б) между обкладками воздушных конденсаторов; в) в контактах выключателей.

 

2. При определенных условиях газы — проводники: молния, электрическая искра, дуга при сварке. Процесс протекания тока через газ называется газовым разрядомСвободные заряды (ионы обоих знаков и электроны) возникают в газах только в процессе ионизации.

 

Ионизация газов  Ионизацию вызывают:

  1. Высокая температура.
  2. Ультрафиолетовые лучи.
  3. Рентгеновские лучи, γ - лучи и т. п.

Ионизация осуществляется при условии: еЕλ > W ионизации, где λ — длина свободного пробега заряженных частиц.

Ионизация газов

Рекомбинация. Вследствие рекомбинации для поддержания длительного тока необходима постоянная ионизация.

Рекомбинация

Несамостоятельный и самостоятельный разряды

  1. Несамостоятельный разряд происходит под действием внешнего ионизатора.
  2. Самостоятельный разряд - разряд, происходящий без действия внешнего ионизатора (электронным ударом). Напряжение, при котором возникает самостоятельный разряд, наз. напряжением пробоя (потенциал ионизации).

Несамостоятельный и самостоятельный разряды

График:

ОА  только часть заряженных частиц доходит до электродов, часть рекомбинирует;

АВток почти не увеличивается (ток насыщения);

ВС  самостоятельный разряд.

Несамостоятельный и самостоятельный разряды

Типы самостоятельного разряда. Техническое применение

1. Тлеющий разряд. Применяется в газосветных трубках, неоновых лампах, циф­ровых индикаторах, лампах дневного света, ртутных лампах низкого давления.

Тлеющий разряд

  1. Несветящаяся часть, прилегающая к катоду, наз. темным катодным пространством,
  2. Светящийся столб газа, заполняющий остальную часть, наз. анодным положительным столбом.

При определенных давлениях анодный столб распадается на отдельные слои, разделенные темными промежутками (страты).

Причиной ионизации газа в тлеющем разряде является ударная ионизация и выбивание электронов из катода положительными ионами.

Дуговой разряд

2. Дуговой разряд. Применяется в ртутных лампах высокого давления, источниках света, при сварке металлов, в электроплавильных печах, при электролизе расплавов, в электропечах.

3. Коронный разряд Высокая напряженность. Используют в электрофиль­трах для очистки газов от при­месей твердых частиц. Применяется в счетчиках заряженных частиц Гейгера-Мюллера. Громоотвод. Отрица­тельное явление: вызывает утеч­ку энергии на высоковольтных линиях.

Коронный разряд

4. Искровой разряд Высокое напряжение. Применяется при обработке металлов.

Молния: $\large \bf U=10^8$ В, $\large \bf I=10^5$ А,

продолжительность $\large \bf 10^{-6}$ с,

диаметр канала 10 - 20 см.

Искровой разряд

Плазма

Частично или полностью ионизованный газ  называется плазмой. Наиболее распространенное состояние вещества в природе:

  1. Низкотемпературная плазма: Т<105 К.
  2. Высокотемпературная плазма: Т>105 К.

Можно наблюдать: пламя костра, рекламные газовые трубки, медицинские кварцевые лампы. Большое значение: получение термоядерной реакции.

 

Источник: сайт сообщества учителей физики Санкт-Петербурга www.eduspb.com